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ESTUDO DA ADERÊNCIA DE CAMADAS Cr/Ni PRODUZIDAS POR PLASMA SPRAY

F. R. Hirota, M. F. da Cruz Filho, N. G. Costa

Departamento de Engenharia Mecânica, Escola Federal de Engenharia de Itajubá, Av. BPS, 1303, Bairro Pinheirinho, Itajubá - MG, cep:37.500

Palavras-chave:controle de qualidade, aderência, porosidade, plasma spray.

Resumo

A Técnica de Plasma Spray se desponta como um processo de metalização ou aspersão térmica para a produção de revestimentos que visam proteger o material superficialmente quanto ao desgaste, alta temperatura e a corrosão. Essa técnica é largamente aplicada para recuperação de pás de turbina de avião, como revestimento de anéis de pistão e para dar uma certa porosidade em materiais biomédicos (próteses). A qualidade do revestimento pode ser definida através de duas principais características: aderência e porosidade. Estas características estão relacionadas com a morfologia, composição química e parâmetros de controle do processo. O mecanismo de aderência inicia-se à medida que as partículas de pó entram no fluxo de calor (plasma) da pistola de metalização, elas são aquecidas e projetadas para o metal base. A velocidade do pó fundido faz com que eles se achatem ao atingirem o substrato, formando cadeias de lâminas plaqueadas. A aderência deve ocorrer entre a superfície do substrato jateado e entre as diversas camadas depositadas.

O problema principal dessa tecnologia surge da falta dessa aderência do recobrimento metalizado e na determinação de limites de especificação para a qualidade deste revestimento. A rugosidade da superfície para a metalização, a composição química do material, em especial a porcentagem de Níquel, a espessura da camada depositada e a vazão de pó na pistola podem influenciar a aderência na superfície. A caracterização e a definição desse processo tecnológico permitem aplicar a necessidade de qualidade aos bons resultados do produto na indústria.

Neste trabalho, caracterizou-se morfológica e quimicamente, via MEV-EDS (Microscopia Eletrônica de Varredura acoplado a um EDS-Energy Dispersive Spectrometry), quatro diferentes pós: METCO 43C-NS, 45C-NS, 82VF-NS e Amperit MC42 e os respectivos revestimentos. Esses pós foram depositados sobre discos com diâmetro médio de (30,0 ± 0,2) mm e espessura média de (5,0 ± 0,2)mm de aço inoxidável AISI 304; durante a deposição mantiveram-se constante os parâmetros: tensão/corrente (596A), número de passes (20passes), vazão do pó (72 g/min), distância pistola à superfície (107mm), rugosidade do substrato (Ra=2,50µm, Rt=31,30µm). Os valores foram adotados e controlados para cada tipo de pó, podendo haver variações desprezíveis devido o processo ser realizado em bancada industrial e não de laboratório de testes. Pensou-se em manter essas variáveis constantes para obter resultados específicos para a aderência em relação à composição química. Conseguiu-se aplicar a superfície uma camada próxima de 0,4 mm.

Foi possível, através de um dispositivo especial, analisar qualitativamente a aderência nos corpos de prova por ensaio de flexão. O dispositivo tem como princípio de funcionamento a aplicação de uma carga pontual no centro da amostra que se encontra bi-apoiada. Uma carga pode provocar o cisalhamento entre a superfície metalizada e a base metálica. Para a aplicação da carga, deve-se utilizar uma máquina universal Kratus para testes.

Na Tabela 1 contém alguns resultados do MEV-EDS, fotos e composições químicas.

A superfície 82VF-NS destaca-se por obter um preenchimento maior, com grãos menores. Nessa análise foi possível determinar uma maior aderência nesse revestimento, visto que a granulometria desse pó é próxima da rugosidade média obtida no material base (Tabela 1). Fato justificado pela maior acomodação do pó fundido nas reentrâncias do substrato.

Na análise dos resultados foi possível concluir:

Agradecimentos: Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa de Iniciação Científica, à Claudenete Vieira Leal, Faculdade de Engenharia Mecânica - Departamento de Materiais, UNICAMP, pelo auxílio nas análises de MEV-EDS; à Antonio Benedito da Silva, Laboratório de Engenharia de Materiais, Escola Federal de Engenharia de Itajubá, pelo apoio nos ensaios de metalografia e a Mahle Cofap Anéis - Itajubá pela oportunidade dada.

Referências Bibliográficas:

I. Senna LF, Achete CA, Hirsch T e Freire FL - Structural, "Chemical and Corrosion Resistance Characterization of TiCN coatings prepared by Magnetron Sputerring", Surface & Coating Technology, 94-5; (1-3) 390-397 - October 1997.
II. G. D. Davis, G. B. Groff, R. A. Zatorski - "Plasma Spray Coating as Tretments for Aluminum, Titanium and steel adherents", Surface and Interface Analysis, 25: (5) 366-373, 1997.